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                              让塑料变得“高大上”

                              发布日期:2018/5/28 16:12:43      来源:中科院之声      作者:
                              字体显示:【大】  【中】  【小】
                                  


                                    塑料随处可见,认真观察一下你就会发现,我们喝水用的杯子、购物用的袋子、盛水果的盘子、手机上的保护套……都是由塑料制造而来的,塑料制品已经成为日常生活中不可或缺的一部分。

                                    但是,塑料在给人类生活带来方便的同?#20445;?#20063;带来了大麻?#24120;?#30001;废弃塑料引起的“白色污染”正变得越来越严重。大部分的塑料产品在一次性消费后就会被丢弃,全世界每年有4000万吨的废弃塑料丢在环?#25345;校?#20165;中国每年就会产生200万吨的废弃塑料,大量的废弃塑料在环?#25345;?#19981;断积累,已经严重威胁到我们的生态环境。在纪录片《塑料王国》中,我们可以直观地看到塑料给当地?#29992;?#24102;来的深刻伤害。
                                    一般?#27492;擔?#22788;理废弃塑料的方法主要有两种。一是填埋处理,这种方法不仅浪费大量土地资源,塑料在缓慢的?#21040;?#36807;程中还会产生各种有毒物质,造成土壤污染;而且,传统塑料在土壤中完全?#21040;猓?#24448;往需要几十年甚至几百年的时间。二是直接焚烧,这种方法会导致大量温室气体排入大气中,还会产生二噁英等有毒物质造成二次污染。
                                    那么,解决“白色污染”有没有更好的方法呢?#30475;?#26696;是肯定的。
                                    用生物可?#21040;?#22609;料替代传统塑料就是一个很好的选择。生物可?#21040;?#22609;料在土壤中最多需要180天就能完全?#21040;猓?#19981;会产生任何有毒物质。同?#20445;?#29983;物可?#21040;?#22609;料的主要原料来源是可再生的生物?#39318;?#28304;,生产过程也是绿色环保的。
                                    目前市场上的生物可?#21040;?#22609;料主要是聚乳酸(PLA)和聚羟基脂肪酸酯(PHA),相关产品的市场也在快速增长。但是,现有的生物塑料产品主要?#21069;?#35013;袋、一次性餐具等低端产品,附加?#21040;?#23567;。
                                    是什么因素限制了生物塑料的应用呢?主要原因是现有生物塑料的材料性能存在不足。不论是传统的 PLA 还是 PHA,主要由单一物?#31034;?#21512;而来,热力学性能、机械性能等方面都不能满足高端产品的加工和应用。
                                    研究发现,在生物可?#21040;?#22609;料中以一定?#22756;?#21152;入其他物质后,可以明显改善原有生物塑料的材料性能。比如对于 PLA 而言,以一定?#22756;?#21152;入 D-乳酸的聚合物后,PLA 的拉伸强?#21462;?#26472;氏模量等参数都会得到显著提升,更能满足高端产品的应用。
                                    但是,D-乳酸和 L-乳酸是关系非常好的俩?#20540;埽?#32463;常同时出现在一个地方,想要赶走 L-乳酸,得到聚合级纯度的 D-乳酸可不是一件容易的事情,这可让科研人员伤透了?#36234;睢?/span>
                                    日前,中科院青岛生物能?#20174;?#36807;程研究所赵广研究组发现,克雷伯氏菌可以大量合成 D-乳酸。经过重重探索和测试,科研人员首次实现了100%光学纯 D-乳酸的生物合成,生产效率超过了3g/L/h,极大的促进了聚乳酸的改性研究。
                                    不仅如此,研究人员在前期研究中?#36141;?#25104;了一种新型 PHA——聚3-羟基丙酸(P3HP),与常见的 PHA 相比,P3HP 的机械性能、生物?#21040;?#24615;、生物相容性等更加优异。为了进一步改善 P3HP 的材料性能,科研人员开发了一种细胞内自动调控?#20302;常?#21487;以将3-羟基丁酸等其他单体以?#25105;獗壤?#21644;不同方式插入到 P3HP 中,获得不同材料性能的 PHA 产品,极大地拓宽了潜在应用范围。
                                    目前,研究人?#34987;?#22312;这一领域继续开展进一步的深入研究,试图针对产品的材料性能,进行进一步的加工和改造,让最终的产品不仅可以用于包装材料、农用地膜等低端产品的制造,?#34892;?#26367;代传统塑料,改善生态环?#24120;?#36824;将用于高?#26029;?#32500;、医用植入材料、药物释放载体等高端产品的制造,显著提升附加值。
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